Elucidation of the structure and dynamics of biological communities centered on herbivorous insects: Exploring the world of discrete generations

阐明以草食昆虫为中心的生物群落的结构和动态：探索离散世代的世界

基本信息

批准号：
22K06405
负责人：
難波利幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

植食性昆虫の特徴を生かしたもっとも簡単なモデルとして，植食性昆虫は単食性で植食性昆虫間に種間競争はないが，植物間には種間競争が起こると仮定して，差分方程式モデルを構築した。昆虫の死亡率を固定したパラメータ空間で，植物の内的自然増加率と昆虫の成長率をランダムに選び，他のパラメータは種に依存しないことを仮定し，系の動態を調べた。その結果，植食性昆虫と植物の対の数が増えると植食性昆虫は極めて少数の種しか存続できないことが分かった。この結果は自然界での実態と相いれないため，植物は他の全種と競争するという仮定を緩め，植物が他の植物と競争する確率を導入した結果，この確率が小さいと多くの昆虫種が存続することが明らかになった。しかし，植物間の種間競争が強くなると植物種にも絶滅するものが現れた。これらの結果，多くの植食性昆虫が共存するためには植物間の競争はまばらで弱くなければならないことが明らかになった。離散世代の群集動態モデルでは種による世代時間の違いを取り入れることが難しいことを補完する目的で行っている連続時間の群集動態モデルでは，３種系の中で今なお謎の多いギルド内捕食系について調べた。ギルド内捕食系では，中間の消費者は上位の捕食者と資源をめぐる競争をする上に捕食者に食われるために，資源をめぐる競争においては消費者が捕食者より優位であることが消費者と捕食者の共存の必要条件であると言われる。今年度は，高生産性環境での非線形群集動態を詳細に解析することにより，資源の環境収容力が高まると資源と捕食者のリミットサイクルの振幅が大きくなり周期が長くなることによって，このリミットサイクルが不安定になって消費者の侵入が可能になること，そしてさらに環境収容力が高くなると，共存リミットサイクルの周期が長くなり資源と消費者の振幅が増すことにより，捕食者の存続が難しくなり絶滅してしまうことを明らかにした。

利用草食昆虫的特性最简单的模型是差分方程模型，该模型假设草食昆虫是单食性的，草食昆虫之间不存在种间竞争，但植物之间发生种间竞争。我们通过在昆虫死亡率固定的参数空间中随机选择植物的内部自然增长率和昆虫的生长速率，并假设其他参数不依赖于物种来研究系统的动力学。结果表明，随着植食性昆虫-植物对数量的增加，只有极少数植食性昆虫物种能够生存。由于这个结果与自然界的现实不一致，我们放宽了植物与所有其他物种竞争的假设，并引入了植物与其他植物竞争的概率。如果这个概率很小，许多昆虫物种显然会继续存在。然而，随着植物间种间竞争的加剧，一些植物物种灭绝了。这些结果表明，植物之间的竞争必须是稀疏且微弱的，许多食草昆虫才能共存。连续时间群落动态模型旨在弥补我研究的离散世代群落动态模型中物种之间世代时间差异的困难。在行会内掠夺性系统中，中间消费者与顶级掠夺者争夺资源并被掠夺者吃掉，因此消费者在资源竞争中相对于掠夺者具有优势，这被认为是掠夺者与掠夺者共存的必要条件。本财年，我们将对高生产力环境中的非线性群落动态进行详细分析，我们将表明，当资源承载能力增加时，资源与捕食者之间的极限环的幅度和长度增加，从而限制如果循环变得不稳定，消费者入侵成为可能，并且如果承载能力增加，则通过延长共存限制循环的时间和增加资源和消费者的幅度，捕食者的生存率将会降低。它会变得困难并灭绝。